Cool – Stark – Grün Die Kraft der Antriebstechnik

Die Weltbevölkerung von 8 Milliarden Menschen wird bis 2050 voraussichtlich auf 9,7 Milliarden steigen. Die Weltwirtschaft wird sich im gleichen Zeitraum wahrscheinlich verdoppeln. Die Urbanisierung und der steigende Lebensstandard werden den Energiebedarf weiter erhöhen. Ohne möglichst schnelle Maßnahmen zur Dekarbonisierung verschärft sich der Klimawandel dramatisch.

Die Industrie allein zeichnet schon für 37 Prozent des weltweiten Energiebedarfs und 24 Prozent der gesamten CO₂-Emissionen verantwortlich. Als ein Hauptverbraucher von elektrischer Energie ist sie somit gezwungen, zu handeln. Die Gründe liegen auf der Hand: Unternehmen tragen Verantwortung, nachhaltig zu agieren und Klimaneutralität der Betriebe zu erreichen. Das zahlt zunehmend auch in die Wettbewerbsfähigkeit und in ein positives Image des Unternehmens ein. Der Hauptgrund, warum Industrieunternehmen in Energieeffizienz investieren, sind laut einer von ABB durchgeführten Studie aber Kosteneinsparungen – nicht zuletzt angeheizt durch die hohen Energiepreise. Pragmatisch gesehen sind die Gründe nebensächlich, solange der Effekt eine wirksame Dekarbonisierung für alle bedeutet.

Industrie betreibt 300 Millionen elektrische Antriebssysteme

Im industriellen Umfeld sind laut Schätzungen von ABB bereits rund 300 Millionen elektrische Antriebssysteme im Einsatz. Sehr oft laufen diese schon seit zehn und mehr Jahren im Dauerbetrieb; und das mit veralteter und oft stromhungriger Technik. Bis 2040 wird sich weltweit die Zahl an Elektromotoren verdoppeln. Schon jetzt verbrauchen diese 45 Prozent des globalen Stromverbrauchs. Die erwähnten Zahlen zeigen sehr eindrücklich, warum Energieeffizienz in der Antriebstechnik oberste Priorität haben muss. „Wenn wir es schaffen würden, diese über 300 Millionen elektrischer Antriebssysteme in der Industrie durch hocheffiziente Ausrüstung zu ersetzen, könnte der weltweite Stromverbrauch um etwa zehn Prozent reduziert werden“, verdeutlicht Frank Simon, Leiter Energieeffizienz bei ABB Motion Deutschland, das Potenzial moderner Antriebstechnik.

Antriebstechnik treibt Dekarbonisierung

Die Zahlen zeigen eindeutig, dass energieeffiziente Antriebstechnik zur zentralen Säule der Dekarbonisierung wird. Denn die Umsetzung ist prinzipbedingt sehr einfach: alt gegen neu austauschen. Doch welche Motoren und welche Anwendungen in der Industrie sind denn die größten Energiefresser? Laut Analysen von ABB machen Großmotoren mit einer Leistung von über 375 kW nur 0,03 Prozent aller im Einsatz befindlichen Motoren aus. Erstaunlicherweise sind sie dennoch für rund 23 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs von Motoren oder 10,4 Prozent des gesamten Stromverbrauchs verantwortlich. Zum Einsatz kommen diese Motoren überwiegend in den Bereichen Chemie, Öl & Gas, Kraftwerke, Wasser, Metals, Mining sowie Pulp & Paper.

Ungeregelt und überdimensioniert

Auf Kleinmotoren mit einer Leistung von unter 0,75 kW entfallen dagegen nur etwa 9 Prozent des Stromverbrauchs von Elektromotoren. Der Großteil der von Motoren verbrauchten elektrischen Energie geht auf das Konto von mittelgroßen Motoren. Viele von ihnen sind größer als für die betreffende Anwendung nötig und laufen auch dann mit voller Drehzahl, wenn diese Maximalleistung nicht gebraucht wird. Gerade bei Lüftern, Pumpen und Kompressoren wird so unnötig Energie verbraten und Kosten verursacht. Satte 75 Prozent aller Industriemotoren kommen in diesen Anwendungen zum Einsatz, teilweise völlig überdimensioniert und auch noch ungeregelt.

Völlig unterschätzt: Frequenzumrichter

Das Stichwort ungeregelt führt zum nächsten großen Hebel, wie Antriebstechnik den CO₂-Footprint deutlich senken kann: Frequenzumrichter. Weltweit werden ABB zufolge nur etwa 23 Prozent der Industriemotoren mit einem Frequenzumrichter betrieben. Die Effizienzgewinne sind dagegen umso größer. Denn Frequenzumrichter optimieren den Betrieb des Motors durch gezielte Regelung. Sprich, Drehzahl und Drehmoment werden immer den aktuellen Anforderungen der Anwendung angepasst.

Gemäß den Affinitätsgesetzen verbrauchen beispielsweise Pumpen und Lüfter, die mit der halben Drehzahl laufen, nur ein Achtel der Energie. In vielen Anwendungen lässt sich durch den Betrieb mit einem Frequenzumrichter der Energieverbrauch um durchschnittlich 30 bis 50 Prozent reduzieren – im Extremfall laut ABB um 90 Prozent. Weil ein Frequenzumrichter mit jeder Umdrehung Energie spart, amortisieren sich die Anschaffungskosten in Kombination mit einem hocheffizienten Motor üblicherweise innerhalb von ein bis drei Jahren.

Und was passiert mit alten Motoren?

Wenn es nur überall so einfach wäre! Beim Austausch gegen ein hocheffizientes Pendant lässt sich der alte Motor durch Recycling nahezu vollständig in die Kreislaufwirtschaft zurückführen. Die Modernisierung elektrischer Antriebssysteme sorgt somit nicht nur für deutliche Energieeinsparungen in der Industrie, sondern unterstützt auch die Wiederverwertung bereits abgebauter Rohstoffe. Cool. Stark. Grün.

Lesen Sie im Interview von Frank Simon, Leiter Energieeffizienz bei ABB Motion Deutschland, mehr über die Möglichkeiten der Dekarbonisierung durch Antriebstechnik.